Què és un switch o commutador len i per a què serveix

En el món de les xarxes és important sempre saber diferenciar els diferents dispositius que ens permeten crear-i interconnectar ens els nostres equips. Per això avui anem a aprendre tot sobre què és un Switch. Veurem també les diferències entre aquest i altres equips com routers, hub o fins i tot els mòdems. Així que, comencem!

Índex de continguts

Què és un Switch o commutador de xarxa:

Comencem per definir què és un Switch, també anomenat commutador de xarxa LAN. Es tracta d'un dispositiu que ens permetrà interconnectar els diferents equips i nodes en una xarxa, sempre cablejada i això serà important tenir-ho en compte. De fet, 1 Switch sempre va a interconnectar dispositius en una xarxa d'àrea local, ja sabeu, la que coneixem per LAN.

Els Switch operen a la capa d'enllaç o capa 2 de el model OSI (Open System Interconection), un model de referència utilitzat pels protocols de xarxa i la seva definició. La capa d'enllaç de dades és la que se situa entre la capa 1 o física (mitjans de transport i senyals) i la capa 3 o de xarxa (enrutament i direccionament lògic). Aquesta s'ocupa de l'adreçament físic dels paquets que viatgen per la xarxa d'acord amb l'adreça MAC associada a cada dispositiu en ell connectat.

Les especificacions tècniques i de funcionament dels Switches estan definides en la norma IEEE 802.3 d'estandardització de xarxes Ethernet. Són un conjunt d'estàndards que determinen bàsicament la velocitat a la que serà capaç de treballar la connexió de xarxa. Entre ells són ben coneguts els estàndards 802.3i (10baseT-T 10 Mbps), 802.3u (100BASE-T 100 Mbps), 802.3z / ab (1000BASE-T 1Gbps sobre fibra o parell trenat), etc.

En l'actualitat aquests estàndards són els que segueixen tots aquests dispositius, els quals sempre utilitzen una topologia en estrella per connectar els nodes, sent l'equip central el propi Switch. Mitjançant una sèrie de boques o ports RJ45 o SFP es connecten els nodes.

Què pot i què no pot fer un Switch

És molt important saber quin és l'àrea de treball d'un Switch ja que això ajudarà a saber com i on connectar i per a què està dissenyat. I per suposat per diferenciar-los d'altres dispositius de xarxa.

Què pot fer:

• Interconnectar dispositius en una xarxa cableadaConmutar i fer arribar els paquets des de l'origen a la destinació mitjançant la seva taula d'adreces MACSirve escalat de xarxa i com a enllaç a el servidor d'adreces IP, que pot ser un router o un equip central

Que no pot fer:

• No és capaç de donar-nos connectivitat amb altres xarxes, que estiguin fora de la seva màscara de subredEn conseqüència, no és capaç de proporcionar connexió a Internet

Ja veurem que hi ha Commutadors que gràcies a un firmware o petit sistema operatiu són capaços de fer fins i tot més coses que excedeixen les funcions per a les quals estan concebuts.

Característiques i elements

Podem trobar Switches pràcticament de qualsevol mida pel que fa a ports, però són la clau per muntar complexos centres de processament de dades, amb equips i armaris de centenars de ports.

Ports i velocitat

El funcionament d'un Switch es porta a terme mitjançant ports de xarxa, els quals permeten la interconnexió dels diferents nodes a la xarxa interna. El número és el que va a determinar la capacitat i potència de la mateixa, així com la seva velocitat. El més normal serà trobar-los d'entre 4 i 20 ports, però n'hi ha de molts més orientats a empreses. Pot tenir:

• RJ45: port propi per a cables de parell trenat, els típics cables UTP de 4 parells trenats per a LAN treballant a 10/100/1000/10000 Mbps

• SC: port de fibra òptica per a enllaços d'alta velocitat a 1/10 Gbps.

• Ports SFP o GBIC: aquests es denominen ports modulars per no tenir un connector en concret, sinó un buit en on introduir el connector amb el tipus de port que volem. Aquest pot ser un GBIC (Gigabit Interface Converter) normalment amb ports RJ45 integrats o els SFP / SFP + (Small Form-Factor Pluggable), un port més petit bé amb RJ45 o Fibra òptica de 10 Gbps.

• Ports combo: no són un tipus de port com a tal, sinó una forma de dotar la Switch de major varietat de ports. Normalment vénen en panells de 2 RJ45 + 2 SFP o 4 + 4, on bé podrem utilitzar els d'un tipus o els d'un altre, però mai tots dos alhora per compartir bus.

La velocitat ve definida per les diferents versions de l'estàndard 802.3 que hem vist a del principi. Actualment trobem Commutadors que poden lliurar 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps i 10 Gbps.

Mètodes de commutació d'un Switch

Commutador és el nom en espanyol d'un Switch, creiem que això està clar, aquest nom fa referència al seu funcionament sobre l'estàndard Ethernet. Aquest es basa en la transmissió de dades en LAN a través de trames que transporten les dades amb una capçalera que permet identificar tant emissor com receptor mitjançant l'adreça MAC. Ull, parlem de direcció MAC no d'adreça IP, aquesta treballa en una altra capa OSI. Hi ha dos mètodes de comunicació en xarxes:

• Half Dúplex: en aquesta connexió les dades viatgen en una o altra direcció, però mai cap a les dues alhora, per exemple, un Walkie Talkie Full Dúplex: és la que utilitza els canals d'enviament i recepció de forma simultània, per exemple, un telèfon.

Un element molt important i que determina la capacitat de commutació d'un Switch són els buffers, elements de memòria que serveixen per emmagatzemar les trames que van a ser reenviades a el node que correspongui. Aquests Buffers fan la funció de memòria cau, especialment important per connectar dos nodes amb ports a diferents velocitats, per així disminuir l'efecte coll d'ampolla.

Hi ha diverses tècniques de commutació en un Switch:

• Store-And-Forward Cut-Through Adaptive Cut-Through

(emmagatzematge i reenviament)

En aquest primer mètode el commutador emmagatzema la trama de dades completa en el buffer a l'rebre-la. Això es fa per detectar possibles errors en ella i òbviament per analitzar origen i destinació. Després d'això, s'enviarà a l'destinatari.

Aquest mètode és l'utilitzat sempre en els Switches que tenen ports de diferent velocitat, tot i que hem de tenir present que sempre hi haurà un petit lag o retard de l'enviament a l'usar aquest mètode.

(reenviament directe)

En aquest cas la trama no s'emmagatzema en el buffer de forma completa, sinó que només es llegeix la seva capçalera per conèixer la MAC d'origen i destinació i després es reenvia.

És una tècnica més ràpida que l'anterior, però no proporcionar control d'errors en trames danyades. A més, els ports de l'aparell hem de treballar tots a la mateixa velocitat.

(reenviament directe adaptatiu)

No és un nou mètode, sinó la capacitat de l'interruptor de triar entre els dos mètodes anteriors. Per exemple, quan el Switch detecta que estan entrant massa paquets errors i perduts, canvia automàticament a emmagatzematge i reenviament, mentre que si els ports tenen mateixa velocitat utilitzarà reenviament directe.

Treballar amb Jumbo Frames

Com anem a comprar un Switch és habitual que en les seves especificacions parlin sobre les trames Jumbo si és que l'equip pot treballar amb elles.

Ja hem dit que un Switch treballa amb trames ethernet, les quals tenen una mida estàndard de 1500 bytes. Però hi ha la possibilitat de fer-les més grans, de fins a 9000 Bytes, l as quals reben el nom de Jumbo Frames. Aquestes no entren dins de l'estàndard 802.3.

Aquestes trames s'utilitzen per treballar amb grans volums d'informació, fent més eficaç ràpida la transferència de dades, tot i que afegeix latència a la connexió pel fet d'haver de processar més informació. Per això les Jumbo Frames s'utilitzen amb Commutadors bastant potents.

Tipus de Switch

Tan sols ens queda veure els tipus de Switch que trobem al mercat, els quals estaran orientats a determinades tasques en funció de la seva capacitat, ports, i altres estàndards que implementin.

Commutadors no gestionables i gestionables o de nivell 3/4

En general els commutadors no han comptat amb capacitat de gestió a l'almenys en els models més bàsics. Aquests treballen sobre l'estàndard 802.3u, el qual indica que un Switch ha de tenir capacitat d'autonegociació. Sense necessitat de la intervenció d'una persona, client i commutador "decideixen" com van a ser els paràmetres de commutació. Aquests serien els Commutadors no gestionats.

Però amb el temps el maquinari ha avançat molt, reduint la mida, augmentant la potència i dotant a aquests aparells de major intel·ligència. No és estrany veure Switches amb processadors de 4 nuclis i memòries RAM de 512 MB o fins i tot més. Però el més important en ells, és que compten amb un firmware que és accessible des del navegador o algun port dedicat, per poder modificar els seus paràmetres. Aquests són els Switches gestionats.

Aquesta capacitat és necessària o al menys opcional per aquells equips que a més de commutar també ofereixen la capacitat de crear xarxes VPN, Port Mirroring (monitorització de ports o Port Trunking (agregació d'enllaços). Aquests Commutadors també reben el nom de Switches de nivell 3 quan són capaços de fer funcions d'enrutament IP, és a dir, treballar en la capa 3 de el model OSI, per exemple, per crear una VPN. Si a això hi afegim el control de ports lògics, llavors parlarem d'un Switch de nivell 3 / 4.

Switch PoE

PoE (no confondre amb PPPoE) significa Power Over Ethernet, o Alimentació per Ethernet. És una tecnologia que bé pot ser similar a l'USB o Thunderbolt que tots coneixem, ja que a més de permetre l'enviament de dades client-Switch, també proveeix d'alimentació elèctrica a aquest. Aquest es realitza directament pel cable UTP. Es basa en els estàndards:

• IEEE 802.3af: PoE amb alimentació de fins a 15, 4W IEEE 802.3at: PoE +: augmenta la capacitat fins a 30W 3BT: uPoE arriba fins als 51W o 71W

La capacitat d'alimentació és de summa utilitat per a connectar punts d'accés Wi-Fi, càmeres de vigilància IP, o telèfons VoIP. D'aquesta forma és com s'alimenten la majoria de càmeres d'establiments públics.

Switches d'escriptori, perimetrals i troncals

Els commutadors d'escriptori són els més bàsics de tots, que gairebé mai aniran gestionats ja que estan orientats simplement a expandir la nostra xarxa domèstica sense més complicacions. Ofereixen entre 4 i 8 ports, a 100 Mbps amb funció tant half-dúplex com full-dúplex. Realment la majoria de routers ja integren a l'almenys 4 o 5 ports d'aquestes característiques.

El segon grup són els Switches perimetrals, compten amb una major quantitat de ports, que poden arribar fàcilment als 24 o fins i tot 48 ports. Aquests s'utilitzen per crear subxarxes de mida petita orientades a sales d'informàtica de centres educatius, laboratoris, oficines, etc. La seva connexió és d'1 Gbps habitualment.

Els Switches troncals, a més d'oferir major quantitat de ports, serà gestionables i oferiran funcions de la capa 2 i 3 d'OSI per encarregar-se de la commutació i de l'enrutament de paquets. Si a més afegim capacitat de modularitat mitjançant armaris rack podríem tenir diversos centenars de ports treballant a 1 Gbps o fins i tot 10 Gbps per a centres de dades.

Diferències entre un Switch i HUB

Després de veure amb bastantea detall què és un Switch, convé diferenciar-lo d'aquells dispositius de xarxa relacionats amb ell.

El primer i més evident és el Hub o concentrador, un dispositiu que es pot considerar l'antecessor de l'Switch. A l'igual que aquest compta amb un panell amb un cert nombre de ports per interconnectar els diferents nodes en el connectats.

La gran diferència radica que el Hub no és capaç de distingir si la informació que passa per ell va dirigida a un ordinador o un altre. Aquest dispositiu es limita a rebre la informació i repetir-la per tots els seus ports, independentment del que hagi connectat a ells, al que anomenem broadcast.

Diferències entre Switch, router i mòdem

La següent diferenciació que hem de fer és la de l'interruptor amb els routers i mòdem, i això serà senzill recolzant-nos en els nivells OSI.

Sabem que el Switch treballa de forma natural a la capa 2 de el model, la d'enllaç de dades, ja que mitjançant la seva taula de MAC és capaç d'enviar els paquets a l'amfitrió de destinació. Si bé és cert que hi ha equips que poden treballar també en la capa 3 i 4 gràcies al seu firmware.

En canvi, un mòdem només treballa en la capa 1 o física, només es dedica a convertir i traduir els senyals que li arriben des de la xarxa. Per exemple, analògiques en digitals, sense fils a elèctriques i òptiques en elèctriques.

Finalment, el router és un dispositiu que treballa principalment en la capa 3, la de xarxa, ja que s'encarrega de s'encarrega de l'enrutament de paquets i transferència des de la xarxa pública a la xarxa interna creada per ell. Però clar, els routers actuals són molt complets, i inclouen també la funció de Switch amb múltiples ports, i fins i tot funcions de la capa 4 i 7 gràcies a la creació de VPN o serveis de dades compartits.

Conclusions sobre els switches

En l'actualitat gairebé cap de nosaltres necessita un Switch per connectar els nostres equips a la xarxa, ja que els routers actuals compten amb fins a 8 ports per a això i Wi-Fi. No obstant això, segueixen i se seguiran utilitzat de forma indiscutible en centres de dades, centres educatius i molts més.

La gran evolució que han tingut aquests dispositius gràcies a l'augment de potència de l'hardware ia la complexitat de l'firmware, els converteixen en veritables ordinadors gairebé a el nivell dels routers.

Us deixem ara amb uns quants articles de xarxes:

Has tingut alguna vegada o tens un Switch, de quina capacitat? Deixa a la caixa teus comentaris o preguntes que estimis oportunes